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Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit einer Leitschaufelreihe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zum Versehen einer Strömungsmaschine mit einer derartigen Leitschaufelreihe und ein Leitschaufelreihensystem.
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Strömungsmaschinen, wie Flugtriebwerke und stationäre Gas- oder Dampfturbinen, haben sowohl verdichterseitig als auch turbinenseitig eine Vielzahl von Leitschaufelreihen zum Ausrichten eines einen Ringraum bzw. Heißgaskanal der Strömungsmaschine durchströmenden Hauptstroms. Jede Leitschaufelreihe besteht aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine nebeneinander angeordneten einzelnen Leitschaufeln oder aus Leitschaufelsegmenten, die jeweils aus zusammengefassten einzelnen Leitschaufeln bestehen. Je nach axialer Position der jeweiligen Leitschaufelreihe innerhalb der Strömungsmaschine sind verschiedene Konzepte zur Befestigung der Leitschaufeln bekannt. Aufgrund von sehr hohen Gaskräften und sehr hohen Temperaturen sieht ein bekanntes Konzept vor, die Leitschaufeln der Leitschaufelreihe der ersten Stufe einer Hochdruckturbine außerhalb des Heißgaskanals axial anliegen zu lassen, um Gaskräfte auf radial äußere und radial innere Gehäusestrukturen der Strömungsmaschine zu übertragen. Hierzu werden einzelne Leitschaufeln jeweils paarweise zu 2er-Segmenten zusammengefügt, um ein Kippen um die Hochachse der Leitschaufeln an den jeweiligen Anlagestellen der radial äußeren und radial inneren Gehäusestrukturen zu verhindern. Die Gruppierung in 2er-Segmenten hat jedoch hohe thermische Spannungen innerhalb des Bauteils zur Folge, was zu Rissen und einer Einschränkung der Lebensdauer der Leitschaufelsegmente führt.
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In dem Patent
US 9,238,976 B2 ist ein Konzept zur Befestigung von einzelnen Leitschaufeln einer Leitschaufelreihe einer ersten Stufe einer Hochdruckturbine gezeigt. Die Leitschaufeln sind ungefähr auf axialer Position ihrer Hinterkanten zwischen einer radial äußeren Gehäusestruktur und einer radial inneren Gehäusestruktur eingespannt. Sie haben hierzu entsprechende von ihrem jeweiligen Deckband aus betrachtet rückseitige Leisten, über die sie mit der radial äußeren Gehäusestruktur verschraubt sind bzw. die in eine Ringnut eines Fluchtrings der radial inneren Gehäusestruktur eingesetzt sind. Der Fluchtring ist mittels Schrauben oder Stiften fest mit der radial inneren Gehäusestruktur verbunden. Auf ungefähr axialer Position ihrer Vorderkanten sind zwischen den einzelnen Leitschaufeln und den Gehäusestrukturen Dichtungen zum Abdichten eines radial inneren und radial äußeren Ringspalts vorgesehen. Eine verschraubte Halterung der Leitschaufeln erfolgt somit in ihren stromabwärtigen radial inneren und radial äußeren Bereichen. Weiterer Stand der Technik ist in der
WO 2015/021086 A1 ,
GB 2 434 414 B und in der
EP 1 573 172 B1 gezeigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strömungsmaschine zu schaffen, deren Leitschaufelbefestigung sich verlängernd auf die Lebensdauer der Leitschaufeln auswirkt. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zum Versehen einer Strömungsmaschine mit einer Leitschaufelreihe und ein Leitschaufelreihensystem zu schaffen, das einfach zu montieren ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und durch ein Leitschaufelreihensystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
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Eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine, wie ein Flugtriebwerk oder eine stationäre Gasturbine bzw. Industriegasturbine, hat einen Ringraum, der im Betrieb in Axialrichtung von einem Hauptstrom durchströmt wird. Die Strömungsmaschine hat zudem zumindest eine Leitschaufelreihe, die von einer Vielzahl von in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine nebeneinander angeordneten Leitschaufeln gebildet ist. Dabei begrenzen radial innere Deckbänder und radial äußerer Deckbänder der Leitschaufeln einen Abschnitt des Ringraums und stellen somit radial äußere und radial innere Seitenwandungsabschnitte des Ringraums dar. Erfindungsgemäß sind die Leitschaufeln in Überkopflage fußseitig in eine radial äußere Gehäusestruktur eingehängt, wobei sie mit der radial äußeren Gehäusestruktur einen vorderen Einhängebereich und einem hinteren Einhängebereich ausbilden. Kopfseitig sind die Leitschaufeln mittels eines Fluchtrings zueinander ausgerichtet, wobei zum Abdichten eines Ringspalts zwischen dem Fluchtring und einer radial inneren Gehäusestruktur ein Dichtring angeordnet ist.
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Die Strömungsmaschine wird grundsätzlich in Axialrichtung bzw. Längsrichtung ihres Rotors von einem Hauptstrom bzw. Primärstrom durchströmt. Angaben wie „axial“ und „radial“ beziehen sich im Sinne der Erfindung auf die Längsachse und somit auf die Drehachse des Rotors. Angaben wie „vorne bzw. stromaufwärts“ und „hinten bzw. stromabwärts“ beziehen sich im Sinne der Erfindung auf die Strömungsrichtung des Hauptstroms durch den Ringraum.
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Erfindungsgemäß werden die Leitschaufeln einer Leitschaufelreihe in Überkopflage an zwei Punkten komplett in die radial äußere Gehäusestruktur eingehängt, und stehen radial innen über einen Fluchtring und eine Dichtung lose mit einer radial inneren Gehäusestruktur in Kontakt. Es erfolgt in Axialrichtung quasi eine radial äußere Zweipunkthängelagerung der Leitschaufeln. Da die radial äußere Gehäusestruktur und die radial innere Gehäusestruktur nicht fest über die Leitschaufeln miteinander verbunden, sind Relativbewegungen zwischen ihnen möglich, ohne dass Leckagen im Bereich des Fluchtrings entstehen. Es werden keine Spannungen infolge von den Relativbewegungen in die Leitschaufelreihe eingeleitet, was sich lebensdauerverlängernd auf die Leitschaufeln und leckageminimierend auswirkt. Die erfindungsgemäße Merkmalskombination ermöglicht, die einzelnen Leitschaufeln mit einer nur sehr geringen Verdrehung bzw. Verkippung zu montieren, wodurch zusätzlich Leckagen entgegengewirkt wird. Die Leitschaufeln können direkt in die radial äußere Gehäusestruktur eingehängt werden. Dadurch wird eine axiale Verkippung radial innen und radial außen vermieden, was den Wirkungsgrad im Teillastbetrieb erhöht. Zudem kann die Leitschaufelreihe zusammen mit dem Fluchtring als Ganzes bei der Montage in Axialrichtung verschoben werden, da der Fluchtring nicht mit der radial inneren Gehäusestruktur verschraubt oder andersartig fest verbunden ist. Ein Beispiel für den Dichtring ist eine Kolbenringdichtung. Wesentlich ist, dass der Dichtring thermisch, chemisch, und mechanisch belastbar ist und ein axiales und vorzugsweise auch radiales relatives Verschieben des Fluchtrings zur radial inneren Gehäusestruktur ermöglicht. Insbesondere erlaubt es die erfindungsgemäße Strömungsmaschine, auf Leitschaufelcluster, bei welchen jeweils zwei oder mehr Leitschaufeln integral miteinander ausgebildet sind, zu verzichten. Stattdessen können einzeln ausgebildete Leitschaufeln verwendet werden, die im Betrieb der Strömungsmaschine im Vergleich zu Leitschaufelclustern geringeren thermischen Spannungen ausgesetzt sind. Erfindungsgemäß übernimmt dabei der Fluchtring u.a. die Funktion der aus dem Stand der Technik bekannten Schaufelcluster, nämlich ein Verdrehen bzw. Verkippen der Leitschaufeln auf Grund der hohen Gaskräfte im Betrieb der Strömungsmaschine zu verhindern oder zumindest deutlich zu reduzieren. Durch den Fluchtring werden die einzelnen Leitschaufeln relativ zueinander ausgerichtet und insbesondere eine Dreh- bzw. Kippbewegung der einzelnen Leitschaufeln um ihre jeweilige Hochachse, die sich im Wesentlichen in Radialrichtung der Strömungsmaschine erstreckt, weitgehend verhindert. Da die Gaskräfte auf die Leitschaufeln einer ersten Stufe einer Hochdruckturbine besonders groß sind, kann die Leitschaufelreihe gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in dieser Stufe zum Einsatz gebracht werden.
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Die Stabilität der Aufhängung lässt sich verbessern, wenn der vordere Einhängebereich an einer anderen Radialpositionen der Strömungsmaschine angeordnet ist als der hintere Einhängebereich. Bevorzugterweise korrespondieren die Radialpositionen mit der radialen Höhe der Leitschaufeln im vorderen und hinteren Bereich.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Einhängebereiche von Ringnuten der radial äußeren Gehäusestruktur, die stromaufwärts geöffnet sind, und von leitschaufelreihenseitigen Hakenabschnitten der Leitschaufeln gebildet, die sich rückseitig von den radial äußeren Deckbändern erstrecken und in die Ringnuten eingreifen. Hierdurch lassen sich die Leitschaufeln durch eine axiale Schiebbewegung in die radial äußere Gehäusestruktur einsetzen.
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Um zu verhindern, dass die Leitschaufeln innerhalb der Leitschaufelreihe ihre jeweilige Umfangsposition in der Strömungsmaschine verändern, sind zumindest einige der Leitschaufeln im Bereich von einem der Einhängebereiche lagegesichert. Dies kann beispielsweise über eine leitschaufelseitige radiale Rippe erfolgen, die sich zwischen einem Abschnitt des Hakenelements und dem radial äußeren Deckband erstreckt und in einen korrespondierenden Gabelabschnitt einer der Ringnuten eingreift.
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Der Fluchtring hat bevorzugterweise in einem Meridianschnitt der Strömungsmaschine, also in einem Schnitt der die Rotationsachse der Strömungsmaschine umfasst, ein U-förmiges Profil mit einer vorderen Fluchtringwandung und einer hinteren Fluchtringwandung. Im montierten Zustand befindet sich zwischen den Flutringwandungen eine leitschaufelreihenseitige Ringleiste, die von einer Vielzahl von Innenleisten gebildet ist, die sich jeweils rückseitig vom radial inneren Deckband erstrecken. Bevorzugterweise entspricht ein axialer Abstand der Flutringwandungen der axialen Erstreckung der Ringleiste. Hierdurch kann auf Zwischenelemente bzw. Passstücke verzichtet werden. Der Fluchtring kann zur Vereinfachung der Montage in Umfangsrichtung auch geteilt sein und aus mehreren Ringsegmenten bestehen, die zusammen einen geschlossenen Ring ergeben. Die einzelnen Ringsegmente haben eine derartige Erstreckung in Umfangsrichtung, dass zumindest zwei benachbarte Leitschaufeln mittels eines Ringsegments ausgerichtet werden können. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Ringsegmente im montierten Zustand nicht bündig mit den Innenleisten abschließen, sondern in Umfangsrichtung versetzt zu den Innenleisten enden.
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Die Stabilität der radial äußeren Hängelagerung der Leitschaufeln lässt sich weiter verbessern, wenn die Ringleiste zwischen den Einhängebereichen nahe dem hinteren Einhängebereich und fern von dem vorderen Einhängebereich angeordnet ist.
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Um zu verhindern, dass der Dichtring seine axiale Position verändert, kann er in einer Aufnahme der radial inneren Gehäusestruktur eingesetzt sein. Die Aufnahme ist beispielsweise eine Umfangsnut, die eine bevorzugterweise Breite hat, die der Breite des Dichtrings entspricht. Alternativ entspricht die Breite der Umfangsnut einer Vielzahl von in sie eingesetzten Dichtringen. Um eine größtmögliche Dichtfläche zu erzielen, haben der zumindest eine Dichtring und eine gegenüberliegende Kontaktfläche des Fluchtrings korrespondierende Geometrien. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Fluchtring breiter als der Dichtring ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Dichtring in eine entsprechende Aufnahme des Fluchtrings eingesetzt und somit nicht axial verschiebbar zum Fluchtring, sondern axial verschiebbar zur radial inneren Gehäusestruktur geführt.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Versehen einer Strömungsmaschine mit einer Leitschaufelreihe sieht vor, die Leitschaufelreihe mit dem Fluchtring außerhalb von Gehäusestrukturen der Strömungsmaschine vorzumontieren und nach der Vormontage in Axialrichtung in die Gehäusestrukturen einzusetzen. Hierdurch kann/können die Montagezeit und somit die Herstellungskosten gesenkt werden.
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Der Dichtring kann dabei vor oder nach dem Einsetzen der Leitschaufelreihe mit dem Fluchtring in die ihn aufnehmende Aufnahme eingesetzt werden. Bevorzugterweise wird der Dichtring vor dem Einsetzen der vormontierten Leitschaufelreihe in die Aufnahme eingesetzt, um beispielsweise ein unnötiges Quetschen des Dichtrings bei der nachträglichen Montage zu verhindern.
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Ein erfindungsgemäßes Leitschaufelreihensystem für eine Strömungsmaschine hat eine Laufschaufelreihe, die fußseitig in eine radial äußere Gehäusestruktur der Strömungsmaschine einsetzbaren ist, einen kopfseitigen Fluchtring zum radial inneren Ausrichten der Leitschaufeln und einen Dichtring zum Abdichten eines Ringspalts zwischen dem Fluchtring und der radial inneren Gehäusestruktur. Ein derartiges Leitschaufelsystem ist außerhalb der Strömungsmaschine vormontierbar und weist aufgrund der Verwendung der Leitschaufeln als Einzelschaufeln und einer fehlenden starren Befestigung zur radial inneren Gehäusestruktur in Axialrichtung, Radialrichtung und Umfangsrichtung eine hohe Lebensdauer ihrer Leitschaufeln auf.
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Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer stark vereinfachten schematischen Darstellung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt einen Meridianschnitt durch eine Strömungsmaschine im Bereich der ersten Leitschaufelreihe ihrer Hochdruckturbine.
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1 zeigt einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine 1 im Bereich der ersten Leitschaufelreihe 2 ihrer Hochdruckturbine. Die Strömungsmaschine 1 ist eine Axialturbomaschine und bevorzugterweise eine stationäre Strömungsmaschine, insbesondere eine Industriegasturbine. Die Strömungsmaschine 1 hat einen Ringraum 4 bzw. Heißgaskanal, der in Axialrichtung von einem Hauptstrom 5 durchströmt wird.
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Im Folgenden beziehen sich Angaben wie „axial“ und „radial“ auf eine in 1 skizzierte Maschinenlängsachse bzw. Rotordrehachse 6. Angaben wie „vorne bzw. stromaufwärts“ und „hinten“ bzw. „stromabwärts“ beziehen sich auf die Strömungsrichtung des Hauptstroms 5. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Strömungsmaschine 1 bzw. ihr Heißgaskanal 4 in Axialrichtung von links nach rechts durchströmt.
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Stromaufwärts der Leitschaufelreihe 2 hat die Strömungsmaschine 1 einen Brennkammerbereich 8. Stromabwärts der Leitschaufelreihe 2 ist eine rotorseitige Laufschaufelreihe 10 angeordnet, die zusammen mit der Leitschaufelreihe 2 die erste Stufe der Hochdruckturbine bildet.
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Die Leitschaufelreihe 2 bildet zusammen mit einem Fluchtring 12 und einem Dichtring 14 ein erfindungsgemäßes Leitschaufelreihensystem. Die Leitschaufelreihe 2 besteht aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine 1 nebeneinander angeordneten, einzeln ausgebildeten Leitschaufeln. Die Leitschaufeln haben jeweils ein in dem Heißgaskanal 4 angeordnetes Schaufelblatt 15, das sich von einem radial äußeren Deckband 16 erstreckt und in ein radial inneres Deckband 18 übergeht. In Strömungsrichtung betrachtet haben die Leitschaufeln jeweils eine Vorderkante 20 und eine Hinterkante 22. Die Deckbänder 16, 18 begrenzen einen Abschnitt des Heißganskanals 4 und stellen somit radial äußere und radial innere Seitenwandungsabschnitte des Heißgaskanals 4 dar. Das radial äußere Deckband 16 ist fußseitig der Leitschaufeln und das radial innere Deckband 18 ist kopfseitig der Leitschaufeln angeordnet. Aufgrund der in der 1 gezeigten Überkopflage ist bei dieser Leitschaufel das kopfseitige Deckband 16 unterhalb des fußseitigen Deckbands 18 positioniert.
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Die Leitschaufeln sind in der gezeigten Überkopflage fußseitig in eine radial äußere Gehäusestruktur 24 eingehängt. Sie bilden mit der radial äußeren Gehäusestruktur 24 einen vorderen Einhängebereich 26 und einem hinteren Einhängebereich 28 aus und sind kopfseitig mittels des Fluchtrings 12 zueinander ausgerichtet, wobei zum Abdichten eines Ringspalts 30 zwischen dem Fluchtring 12 und einer radial inneren Gehäusestruktur 31 der Dichtring 14 angeordnet ist.
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Die Einhängebereiche 26, 28 befinden sich in Axialrichtung betrachtet hintereinander. In Radialrichtung betrachtet befinden sich die Einhängebereiche 26, 28 auf unterschiedlichen Radialpositionen. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der vordere Einhängebereich 26 stromaufwärts der Vorderkanten 20 und radial außen zum hinteren Einhängebereich 28. Der hintere Einhängebereich 28 befindet sich stromabwärts der Hinterkanten 22 und radial innen zum vorderen Einhängebereich 26. Die Einhängebereiche 26, 28 werden hier von Ringnuten 32, 34 in der radial äußere Gehäusestruktur 24 und von leitschaufelreihenseitigen Hakenabschnitten 36, 38 der Leitschaufeln gebildet. Die Ringnuten 32, 34 sind stromaufwärts geöffnet. Die Hakenelemente 36, 38 erstrecken sich rückseitig von den radial äußeren Deckbändern 16 und greifen mit einem axialen Abschnitt 37, 39, der in Strömungsrichtung zeigt, respektive in die Ringnuten 32, 34 ein.
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Im montierten Zustand ist der axiale Abschnitt 37 des vorderen Hakenelements 36 in der vorderen Ringnut 32 spielbehaftet aufgenommen. Er liegt unmittelbar radial innen an einer korrespondieren Ringnutwand 46 an. Von einer radial äußeren Ringnutwand 47 ist er jedoch radial und vom Grund 33 der vorderen Ringnut 32 axial beabstandet. Zum vereinfachen Einführen des axialen Abschnitts 37 des vorderen Hakenelements 36 in die vordere Ringnut 32 ist dieser in Montagerichtung radial außen konisch verjüngt.
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Der axiale Abschnitt 39 des hinteren Hakenelements 38 ist im Eingriffszustand in Radialrichtung spielbehaftet in der hinteren Ringnut 34 aufgenommen. Dabei liegt der axiale Abschnitt 39 an einer radial äußeren Ringnutwandung 42 der hinteren Ringnut 34 an und ist von einer radial inneren Ringnutwandung 40 der hinteren Ringnut 34 beabstandet.
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Die in Radialrichtung spielbehaftete Aufnahme der Hakenelemente 36, 38 in der vorderen Ringnut 32 bzw. in der hinteren Ringnut 34 schafft ein radiales Montagespiel, wodurch bei der Montage leichte Verkippungen der Leitschaufeln um ihre jeweilige Hochachse in axialer Richtung ermöglicht werden, was die Montage erleichtert.
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Zur Lagesicherung der Leitschaufeln in Umfangsrichtung ist im Bereich des vorderen Einhängebereichs 26 eine Verschiebesicherung vorgesehen. Diese wird bei zumindest einigen Leitschaufeln von einer Radialrippe 43 im Zusammenwirken mit einer gabelförmigen Ausnehmung 44 der vorderen Ringnut 32 gebildet. Die Radialrippe 43 erstreckt sich hierzu zwischen dem axialen Abschnitt 37 des vorderen Hakenelements 36 und dem radial äußeren Deckband 16. Die gabelförmige Ausnehmung 44 ist in eine radial innere Wandung 46 der vorderen Ringnut 32 eingebracht und stromaufwärts geöffnet. Im montierten Zustand greift die Radialrippe 43 in die Ausnehmung 44 ein und verhindert hierdurch ein Verschieben der jeweiligen Leitschaufel in Umfangsrichtung.
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Im axial gesicherten Zustand liegen die Leitschaufeln mit ihrem jeweiligen axialen Abschnitt 39 des hinteren Hakenelements 38 am Nutgrund 48 der hinteren Ringnut 34 an und sind im Bereich des vorderen Einhängebereichs 26 über einen Axialspalt 50 von einer radial äußeren Nachbarstruktur 52 des Brennkammerbereichs 8 beabstandet und damit gesichert.
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Zum Abdichten des Axialspalts 50 zwischen dem radial äußeren Deckband 16 und dem Nachbargehäuse 52 ist ein ringförmiger Dichtstreifen 54 endseitig in eine entsprechende Ausnehmung 56 der Nachbarstruktur 52 und in einen Hohlraum 58 im Bereich der radial äußeren Gehäusestruktur 24 eingesetzt. Die Ausnehmung 56 und der Hohlraum 58 sind jeweils ringförmig und zueinander geöffnet, wobei sie zudem fluchtend zueinander orientiert sind. Der Hohlraum 58 ist zwischen der radial äußeren Gehäusestruktur 24 und dem vorderen Hakenelement 36 gebildet ist. Er wird hier durch eine axiale Zurückstufung der deckbandseitigen Stirnfläche erreicht.
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Zum Aufnehmen des Fluchtrings 12 weist die Laufschaufelreihe eine Ringleiste 60 auf, die von einer Vielzahl von Innenleisten gebildet ist, die sich jeweils rückseitig, bzw. nach radial innen, von den radial inneren Deckbändern 18 in Umfangrichtung erstrecken. Die Ringleiste 60 befindet sich in Axialrichtung zwischen den Einhängebereichen 26, 28 nahe dem hinteren Einhängebereich 28 und fern von dem vorderen Einhängebereich 26. Sie hat einen gemäß der Darstellung in der Figur rechteckigen Längsschnitt und ist im montierten Zustand des Fluchtrings 12 in axialer Richtung mit geringem Spiel zwischen Fluchtringwandungen 62, 64 aufgenommen. In radialer Richtung ist die Ringleiste 60 von einer Bodenwandung 66 des Fluchtrings 12 beabstandet.
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Der Fluchtring 12 selbst hat eine in dem Schnitt gemäß Figur 1 U-förmige Gestalt. Er bildet bei diesem Ausführungsbeispiel einen über seinen Umfang geschlossenen und somit vollen Ring, wobei seine Nutwandungen 62, 64 radial außen zur Bodenwandung 66 angeordnet sind. Jedoch ist auch eine Vielzahl von Ringsegmenten vorstellbar, von denen jedes Ringsegment zumindest zwei Leitschaufeln zueinander ausrichtet.
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Der Dichtring 14 dichtet den Ringspalt 30 zwischen dem Fluchtring 12 und der radial inneren Gehäusestruktur 31 ab. Er hat gemäß der Darstellung in der Figur einen rechteckigen oder quadratischen Längsschnitt und ist ein über seinen Umfang einmal geschlitzter Ring. Ein Beispiel für den Dichtring ist eine Kolbenringdichtung. Wesentlich ist, dass der Dichtring 14 ein axiales und vorzugweises radiales relatives Verschieben des Fluchtrings 12 zur radial inneren Gehäusestruktur 31 ermöglicht. Er ist in eine Aufnahme wie eine Umfangsnut 68 der radial inneren Gehäusestruktur 31 eingesetzt und in Axialrichtung mit geringem Spiel in dieser gehalten. Er liegt mit seiner radial äußeren Dichtfläche 70 an einer radial inneren Kontaktfläche 72 der Bodenwandung 66 des Fluchtrings 12 an. Um axiale Relativverschiebungen zwischen dem Fluchtring 12 und dem Dichtring 14 zu ermöglichen und auszugleichen, erstrecken sich die Dichtfläche 70 und die Kontaktfläche 72 in Axialrichtung. Zudem hat die Kontaktfläche 72 eine größere axiale Erstreckung als die Dichtfläche 70, die zum bevorzugt beidseitig gleichen Ausgleich von relativen Axialverschiebungen stromaufwärts und stromabwärts axial mittig an der Kontaktfläche 72 angreift.
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Stromaufwärts der Ringleiste 60 bzw. des Fluchtrings 12 sind die Leitschaufeln im Bereich ihrer radial inneren Deckbänder 18 von einer radial inneren Nachbarstruktur 74 des Brennkammerbereichs 8 beabstandet. Zum Abdichten eines Axialspaltes 76 zwischen den radial inneren Deckbändern 18 und der radial inneren Nachbarstruktur 74 ist ein Dichtstreifen 78 in entsprechende Ausnehmungen 80, 82 des Strukturabschnitts 72 bzw. des Deckbandes 18 eingesetzt. Die Ausnehmungen 80, 82 sind jeweils ringförmig und zueinander geöffnet, wobei sie zudem fluchtend zueinander orientiert sind.
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Zum Versehen der Strömungsmaschine 1 mit der Leitschaufelreihe 2 wird zuerst die Leitschaufelreihe 2 mit dem Fluchtring 12 außerhalb der Strömungsmaschine 1 bzw. der radial äußeren und radial inneren Gehäusestruktur 24, 31 vormontiert. Nach der Vormontage wird die mit dem Fluchtring 12 versehene Leitschaufelreihe 2 zwischen den Gehäusestrukturen 24, 31 eingesetzt, wobei sie mit ihren Hakenelementen 36, 38 in die Ringnuten 32, 34 eingreifen. Der Dichtring 14 wird dazu vor dem Einsetzen der vormontierten Leitschaufelreihe 2 in die Umfangsnut 68 der radial inneren Gehäusestruktur 31 eingesetzt.
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Offenbart ist eine Strömungsmaschine, insbesondere ein Flugtriebwerk oder eine stationäre Strömungsmaschine wie ein Industriegasturbine, die ein Leitschaufelreihensystem hat, das eine fußseitig in eine radial äußere Gehäusestruktur der Strömungsmaschine einhängbare Leitschaufelreihe, einen kopfseitigen Fluchtring zum radial inneren Ausrichten der Leitschaufeln und einen Dichtring zum Abdichten eines Ringspalts zwischen dem Fluchtring und der radial inneren Gehäusestruktur hat, ein Verfahren zum Versehen einer Strömungsmaschine mit einer Leitschaufelreihe und ein derartiges Leitschaufelreihensystem.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Strömungsmaschine
- 2
- Leitschaufelreihe
- 4
- Ringraum / Heißgaskanal
- 5
- Hauptstrom
- 6
- Rotordrehachse
- 8
- Brennkammerbereich
- 10
- Laufschaufelreihe
- 12
- Fluchtring
- 14
- Dichtring
- 15
- Schaufelblatt
- 16
- radial äußeres Deckband / fußseitiges Deckband
- 18
- radial inneres Deckband / kopfseitiges Deckband
- 20
- Vorderkante
- 22
- Hinterkante
- 24
- radial äußere Gehäusestruktur
- 26
- vorderer Einhängebereich
- 28
- hinterer Einhängebereich
- 30
- Ringspalt
- 31
- radial innere Gehäusestruktur
- 32
- vordere Ringnut
- 33
- Grund der vorderen Ringnut
- 34
- hintere Ringnut
- 36
- vorderes Hakenelement
- 37
- axialer Abschnitt des vorderen Hakenelements
- 38
- hinteres Hakenelement
- 39
- axialer Abschnitt des hinteren Hakenelements
- 40
- radial innere Wandung der hinteren Ringnut
- 42
- radial äußere Ringnutwandung der hinteren Ringnut
- 43
- Radialrippe
- 44
- gabelförmige Ausnehmung
- 46
- radial innere Ringnutwandung der vorderen Ringnut
- 47
- radial äußere Ringnutwandung der vorderen Ringnut
- 48
- Nutgrund der hinteren Ringnut
- 50
- Axialspalt
- 52
- radial äußere Nachbarstruktur
- 54
- Dichtstreifen
- 56
- Ausnehmung
- 58
- Hohlraum
- 60
- Ringleiste
- 62
- vorderer Fluchtringwandung
- 64
- hintere Fluchtringwandung
- 66
- Bodenwandung des Fluchtrings
- 68
- Aufnahme / Umfangsnut
- 70
- Dichtfläche
- 72
- Kontaktfläche
- 74
- radial innere Nachbarstruktur
- 76
- Axialspalt
- 78
- Dichtstreifen
- 80
- Ausnehmung
- 82
- Ausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 9238976 B2 [0003]
- WO 2015/021086 A1 [0003]
- GB 2434414 B [0003]
- EP 1573172 B1 [0003]
